DE69724499T2 - Verbesserungen für oder in Bezug auf Halbleiterspeicheranordnungen - Google Patents

Verbesserungen für oder in Bezug auf Halbleiterspeicheranordnungen Download PDF

Info

Publication number
DE69724499T2
DE69724499T2 DE69724499T DE69724499T DE69724499T2 DE 69724499 T2 DE69724499 T2 DE 69724499T2 DE 69724499 T DE69724499 T DE 69724499T DE 69724499 T DE69724499 T DE 69724499T DE 69724499 T2 DE69724499 T2 DE 69724499T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pass
write
transistor
bit line
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69724499T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69724499D1 (de
Inventor
Sudhir K. Richardson Madan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of DE69724499D1 publication Critical patent/DE69724499D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69724499T2 publication Critical patent/DE69724499T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/419Read-write [R-W] circuits

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiter-Speichervorrichtungen und insbesondere eine statische Direktzugriffs-Speicherzelle mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die 1A und 1B zeigen schematische Ansichten von zwei typischen statischen Direktzugriffsspeichern (SRAMs). Die Zelle in 1A wird als sechs Transistoren (6T) aufweisende SRAM-Zelle bezeichnet und weist ein Paar Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, zum Speichern eines Datenbitzustands und ein Paar von Durchlaßtransistoren zum Lesen und Schreiben eines Datenbits zwischen den Invertern, die über Kreuz geschaltet sind, und ein Paar von Bitleitungen auf. Der Bus, der die Gate-Anschlüsse der Durchlaßtransistoren verbindet, wird als Wortleitung bezeichnet. Um zum Lesen oder Schreiben auf eine bestimmte Zelle in einer Gruppe zuzugreifen, wird die Wortleitung, die an die Gate-Anschlüsse ihrer Durchlaßtransistoren angeschlossen ist, aktiviert, um die Durchlaßtransistoren durchzuschalten.
  • Die Zelle in 1B ist eine acht Transistoren (8T) aufweisende SRAM-Zelle, und sie weist ein Paar Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, zum Speichern eines Datenbitzustands und ein Paar zweier in Serie geschalteter Transistoren zwischen den Ausgangsknoten der Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, und ein Paar von Bitleitungen auf. Die zwischen dem Ausgang eines Inverters und einer Bitleitung in Serie geschalteten zwei Transistoren werden auch als ein X-Durchlaßtransistor und ein Y-Durchlaßtransistor bezeichnet. Die Gate-Anschlüsse der X-Durchlaßtransistoren sind an einen als X-Adressenansteuerung bezeichneten, in X-Richtung verlaufenden Zeilenwählbus angeschlossen, und die Gate-Anschlüsse der Y-Durchlaßtransistoren sind an einen als Y-Adressenansteuerung bezeichneten, in Y-Richtung verlaufenden Spaltenwählbus angeschlossen. Zum Zugreifen auf eine Zelle in einer Gruppe zum Lesen oder Schreiben müssen sowohl die X-Adressenansteuerung als auch die Y-Adressenansteuerung eingeschaltet werden.
  • Die Gleichspannungseigenschaften einer statischen Direktzugriffs-Speicherzelle (SRAM-Zelle) sind durch drei Parameter bestimmt, nämlich den Lesestrom, die Bitleitungs-Schreibspannung (also die Auslösespannung) und den statischen Rauschabstand. Der statische Rauschabstand wirkt sich auf die Stabilität der Zelle gegenüber Rauschen in der Schaltung während eines Lesevorgangs aus. Ein verhältnismäßig hoher Rauschabstand ist ein erwünschtes Merkmal einer statischen Direktzugriffs-Speicherzelle. Für Vorrichtungen mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme mit einer Versorgungsspannung von typischerweise 1 Volt oder weniger ist das Erhalten eines guten statischen Rauschabstands jedoch schwierig, weil die Schwellenspannungen der Transistoren innerhalb einer Zelle niedrig gehalten werden, um ein bestimmtes Niveau des Ansteuerstroms für die Transistoren aufrechtzuerhalten.
  • Der statische Rauschabstand kann durch Vergrößern des Betaverhältnisses einer Zelle vergrößert werden. Das Betaverhältnis für eine 6T-Zelle ist als das Verhältnis zwischen den Ansteuerströmen für den Ansteuertransistor (Pull-Down-Transistor) und denjenigen für den Durchlaßtransistor definiert, wenn sie die gleiche Schwellenspannung aufweisen. Für die 8T-Zelle ist das Betaverhältnis als das Verhältnis zwischen dem Ansteuerstrom für den Ansteuertransistor und demjenigen für die Serienkombination der X-Durchlaßtransistoren und der Y-Durchlaßtransistoren definiert. Für die 6T-Zelle gleicht das Betaverhältnis auch dem Breitenverhältnis zwischen dem Aassteuer- und dem Durchlaßtransistor, falls sie die gleiche Gate-Länge und die gleiche Schwellenspannung aufweisen.
  • Ein Nachteil eines hohen Betaverhältnisses besteht darin, daß es schwierig ist, in eine Zelle zu schreiben, weil eine Erhöhung des Betaverhältnisses die Bitleitungs-Schreibspannung für die Zelle verringert. Dieses Problem wird schwerwiegender, wenn die Versorgungsspannung Vcc für Niederspannungs- oder Niederleistungsanwendungen verringert wird. Typischerweise wird eine Spannung von weniger als 1,5 V als eine Niederspannungsimplementation angesehen. Es ist daher wünschenswert, das Betaverhältnis der Speicherzelle zu vergrößern, ohne ihre Schreibfähigkeit zu beeinträchtigen.
  • Beispiele statischer Direktzugriffs-Speicherzellen sind in den folgenden Dokumenten dargestellt. In US-A-5 422 857 ist eine Speicherzelle offenbart, die ein Paar Inverter aufweist, die über Kreuz geschaltet sind, wobei zwischen einem Ausgangsknoten und einem Durchlaßknoten jedes Inverters ein Durchlaßtransistor und ein Schreib-Durchlaßtransistor geschaltet sind, und es ist darin der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 3 offenbart. Eine von Eilhard Haselhoff in Elektronik, Band 21, München, Deutschland auf den Seiten 263 – 264 erschienene Veröffentlichung "Ein MOS-Speicher und seine Schaltungstechnik", XP002064954 beschreibt eine Anzahl von Techniken zum Verringern des Leistungsverbrauchs von Speicherzellen einschließlich einer Technik, bei der ein zusätzliches Transistorpaar verwendet wird, um den Leistungsverbrauch einer nicht ausgewählten Zelle in ähnlicher Weise wie vorstehend mit Bezug auf 1B beschrieben (8T-Schaltung) zu verringern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird anhand des vorstehend Erwähnten verständlich geworden sein, daß ein Bedarf an einer Speicherzelle mit einem vergrößerten statischen Rauschabstand entstanden ist, ohne daß ihre Schreibfähigkeit beeinträchtigt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine SRAM-Zelle mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme vorgesehen, die die Nachteile und Probleme, die bei herkömmlichen SRAM-Zellenkonstruktionen auftreten, im wesentlichen beseitigt oder verringert.
  • Gemäß einem ersten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Speicherzelle vor, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und einen ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des Inverters und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und einen zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen den ersten Durchlaßknoten und eine erste Bitleitung geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen den zweiten Durchlaßknoten und eine zweite Bitleitung geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  • Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Speicherzelle vor, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und eine erste Bitleitung geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des Inverters und einen ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und eine zweite Bitleitung geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und einen zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen die erste Bitleitung und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen die zweite Bitleitung und einen zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Speicherzelle vor, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter, die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor, der zwischen einen ersten Durchlaßknoten und eine erste Bitleitung geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen die erste Bitleitung und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor, der zwischen einen zweiten Durchlaßknoten und eine zweite Bitleitung geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor, der zwischen die zweite Bitleitung und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor, der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  • Ausführungsformen der Erfindung bieten technische Vorteile gegenüber herkömmlichen statischen Direktzugriffs-Speicherzellen-Vorrichtungen. Ein technischer Vorteil besteht beispielsweise in der Verwendung eines zusätzlichen Schreib-Durchlaßtransistors zum Ändern der Gleichspannungseigenschaften des SRAMs. Durch Wählen einer geringeren Breite für den Durchlaßtransistor und durch Halten des Schreib-Durchlaßtransistors im Sperrzustand während des Lesens wird ein hohes Betaverhältnis erreicht, um eine Erhöhung des statischen Rauschabstands für die Zelle bereitzustellen. Durch Entwickeln eines Schreib-Durchlaßtransistors mit einer größeren Breite und durch Durchschalten sowohl des Durchlaß- als auch des Schreib-Durchlaßtransistors während des Schreibens wird das Betaverhältnis der Zelle während des Schreibvorgangs erheblich verringert, wodurch es erleichtert wird, in die Zelle zu schreiben. Falls die Breite des Schreib-Durchlaßtransistors erheblich größer ist als diejenige des Durchlaßtransistors, braucht der Durchlaßtransistor während des Schreibvorgangs nicht durchgeschaltet zu werden. Demgemäß kann der Durchlaßtransistor für den Lesevorgang verwendet werden und der Schreib-Durchlaßtransistor für den Schreibvorgang verwendet werden.
  • Anders als eine 6T-SRAM-Gruppe, bei der das Durchschalten einer Wortleitung alle Zellen an dieser Wortleitung aktiviert, wird in der 10T-Zelle nur die adressierte Zelle aktiviert, wodurch der mit dem Zugreifen auf eine Zelle verbundene Energieverlust verringert wird. Das Aktivieren einer Zelle bewirkt, daß ein Strom von der Bitleitung durch die Zelle zu Vss fließt. Durch Verringern der Anzahl der aktivierten Zellen wird die Leistung für den Speicher verringert. Typischerweise sind bei einer 10T-Zelle innerhalb einer Gruppe die Gate-Anschlüsse für die Bitleitungs-Wähltransistoren an die Y-Adressenansteuerung angeschlossen, und die Gate-Anschlüsse für die Durchlaßtransistoren und die Schreib-Durchlaßtransistoren erhalten ihr Signal vom X-Adressensignal. Der Strom in einer Zelle fließt nur dann, wenn 1) die Bitleitungs-Wähltransistoren durchgeschaltet sind und 2) die Durchlaßtransistoren und die Schreib-Durchlaßtransistoren durchgeschaltet sind. Weil dies für die adressierte Zelle nur zu einer bestimmten Zeit auftreten kann, ist der Leistungsverlust verringert. Bei der vorstehenden Erörterung für eine 10T-Zellengruppe wurde angenommen, daß die Daten nur aus einem einzigen Bit bestehen. Für den Fall, in dem die Daten jedoch aus beispielsweise n Bits je Adresse bestehen, werden während eines Lese- oder Schreibvorgangs typischerweise n Zellen für jede beliebige Adresse aktiviert. Andere Beispiele werden einem Fachmann anhand der folgenden Figuren, der folgenden Beschreibung und der folgenden Ansprüche leicht einfallen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung als Beispiel dienender Ausführungsformen Bezug genommen, die in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung gelesen werden sollte, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Teile darstellen. Es zeigen:
  • 1A ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer sechs Transistoren aufweisenden statischen Direktzugriffs-Speicherzelle,
  • 1B ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer acht Transistoren aufweisenden statischen Direktzugriffs-Speicherzelle,
  • 2 ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer statischen Direktzugriffs-Speicherzelle mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 3 ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer alternativen Ausführungsform der statischen Direktzugriffs-Speicherzelle mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 2 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer zehn Transistoren aufweisenden SRAM-Speicherzelle 10 mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme. Die SRAM-Zelle 10 mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme weist einen ersten Inverter 12 mit einem ersten Pull-Up-Transistor 14 zwischen einem hohen Ende des Versorgungsspannungsknotens Vcc und einem Ausgangsknoten 13 des ersten Invereers auf. Der erste Inverter 12 weist auch einen ersten Pull-Down-Transistor 16 auf, der zwischen den Ausgangsknoten 13 und ein niedriges Ende des Versorgungsspannungsknotens Vss geschaltet ist. Die SRAM-Zelle 10 weist auch einen zweiten Inverter 18 mit einem zweiten Pull-Up-Transistor 20 und einem zweiten Pull-Down-Transistor 22 auf. Der zweite Pull-Up-Transistor 20 ist zwischen Vcc und einen Ausgangsknoten 17 des zweiten Invereers 18 geschaltet. Der zweite Pull-Down-Transistor ist zwischen den Ausgangsknoten 17 und Vss geschaltet. Die zwei Inverter sind über Kreuz geschaltet, so daß der Ausgangsknoten 13 des ersten Invereers 12 an einen Eingangsknoten 15 des zweiten Invereers 18 angeschlossen ist und der Ausgangsknoten 17 des zweiten Invereers 18 an einen Eingangsknoten 19 des ersten Invereers 12 angeschlossen ist.
  • Ein erster Durchlaßtransistor 24 ist zwischen den Ausgangsknoten 13 des ersten Invereers 12 und einen ersten Durchlaßknoten 35 geschaltet. Ein erster Bitleitungs-Wähltransistor 28 ist zwischen den ersten Durchlaßknoten 35 und eine erste Bitleitung 36 geschaltet. Ein erster Schreib-Durchlaßtransistor 32 ist auch zwischen den ersten Durchlaßknoten 35 und den Ausgangsknoten 13 des ersten Inverters 12 geschaltet. Die Zelle weist auch einen zweiten Durchlaßtransistor 26 auf, der zwischen den Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 und einen zweiten Durchlaßknoten 37 geschaltet ist. Ein zweiter Bitleitungs-Wähltransistor 30 ist zwischen den zweiten Durchlaßknoten 37 und eine zweite Bitleitung (auch als Bitleitung-Quer bezeichnet) 38 geschaltet. Ein zweiter Schreib-Durchlaßtransistor 34 ist auch zwischen den zweiten Durchlaßknoten 37 und den Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 geschaltet.
  • In einer SRAM-Gruppe sind die Gate-Elektroden der Durchlaßtransistoren 24 und 26 an einen als Wortleitung (WL) bezeichneten Bus angeschlossen, die Gate-Elektroden für die Schreib-Durchlaßtransistoren 32 und 34 an einen als Schreib-WorEleitung (Schreib-WL) bezeichneten Bus angeschlossen und die Gate-Elektroden für die Bitleitungs-Wähltransistoren 28 und 30 an einen als Bitleitungs-Wähltransistorleitung (BLSTL) bezeichneten Bus angeschlossen. Typischerweise werden die Signale für die Wortleitung und die Schreib-Wortleitung von der X-Adresse oder der Zeilenauswahl abgeleitet und wird das Signal für die Bitleitungs-Wähltransistorleitung von der Y-Adresse oder der Spaltenauswahl abgeleitet. Die Bitleitungs-Wähltransistorleitung verläuft senkrecht zum Wortleitungs- und zum Schreib-Wortleitungsbus. Falls der Wortleitungs- und der Schreib-Wortleitungsbus daher in X-Richtung verlaufen, verläuft die Bitleitungs-Wähltransistorleitung in Y-Richtung. Der Bitleitungsbus und der Bitleitung-Quer-Bus verlaufen auch in Y-Richtung.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weisen die Pull-Down-Transistoren n-Kanal-Konfigurationen auf, und ihre Breite ist doppelt so groß wie diejenige der Durchlaßtransistoren, die auch eine n-Kanal-Konfiguration aufweisen. Die Pull-Up-Transistoren weisen p-Kanal-Konfigurationen auf, und ihre Breiten sind etwa das 1- bis 1,5Fache der Breite der Durchlaßtransistoren. Die Breite der Bitleitungs-Wähltransistoren, die n-Kanal-Konfigurationen aufweisen, beträgt etwa das 4Fache derjenigen der Durchlaßtransistoren, und die Breite der Schreib- Durchlaßtransistoren, die n-Kanal-Konfigurationen aufweisen, beträgt das 1,5Fache derjenigen der Durchlaßtransistoren. Die Transistoren können auch unterschiedliche Schwellenspannungen aufweisen. Es wird erwartet, daß durch eine niedrigere Schwellenspannung für die Bitleitungs-Wähltransistoren als für die Durchlaßtransistoren der Lesestrom einer Zelle vergrößert wird und das Schreiben in die Zelle erleichtert wird.
  • Gemäß der in 2 dargestellten vorstehenden Ausführungsform kann die Reihenfolge des Bitleitungs-Wähltransistors und der Parallelkombination aus dem Durchlaß- und dem Schreibtransistor zwischen einer Bitleitung und einem Ausgangsknoten eines Inverters umgekehrt sein. Bei der SRAM-Zelle kann der erste Bitleitungs-Wähltransistor 28 zwischen den Ausgangsknoten 13 des ersten Inverters 12 und den ersten Durchlaßknoten 35 geschaltet sein. Die Parallelkombination aus dem ersten Durchlaßtransistor 24 und dem ersten Schreib-Durchlaßtransistor 32 ist zwischen den ersten Durchlaßknoten 35 und die erste Bitleitung 36 geschaltet. Der zweite Bitleitungs-Wähltransistor 30 ist zwischen den Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 und den zweiten Durchlaßknoten 37 geschaltet. Die Parallelkombination aus dem zweiten Durchlaßtransistor 26 und dem zweiten Schreib-Durchlaßtransistor 34 ist zwischen den zweiten Durchlaßknoten 37 und die zweite Bitleitung 38 geschaltet.
  • 3 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, in dem eine andere Ausführungsform einer SRAM-Zelle 10 mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme dargestellt ist. Die Zelle weist ein Paar Inverter 12 und 18 auf, die über Kreuz geschaltet sind. Gemäß dieser Ausführungsform ist ein erster Durchlaßtransistor 24 direkt zwischen den Ausgangsknoten 13 des ersten Inverters 12 und die erste Bitleitung 36 geschaltet und ein zweiter Durchlaßtransistor 26 direkt zwischen den Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 und die zweite Bitleitung 38 geschaltet. Eine Reihenkombination des ersten Schreib-Durchlaßtransistors 32 und des ersten Bitleitungs-Wähltransistors 28 ist auch zwischen den Ausgangsknoten 13 des ersten Inverters 12 und die erste Bitleitung 36 geschaltet. Weiterhin ist eine Reihenkombination eines zweiten Schreib- Durchlaßtransistors 34 und eines zweiten Bitleitungs-Wähltransistors 30 zwischen dem Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 und der zweiten Bitleitung 38 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Lesevorgang durch Durchschalten der Durchlaßtransistoren ausgeführt und der Schreibvorgang durch Durchschalten der Schreib-Durchlaßtransistoren und der Bitleitungs-Wähltransistoren ausgeführt. Wahlweise könnten die Durchlaßtransistoren während des Schreibvorgangs auch durchgeschaltet werden, um das Schreiben zu erleichtern.
  • Es sei bemerkt, daß gemäß einer zweiten Ausführungsform die Reihenfolge der Bitleitungs-Wähltransistoren und der Schreib-Durchlaßtransistoren umgekehrt werden kann. Bei der SRAM-Zelle 10 kann der erste Schreib-Durchlaßtransistor 32 an die erste Bitleitung 36 und den ersten Durchlaßknoten 35 angeschlossen sein und der erste Bitleitungs-Wähltransistor 28 an den ersten Durchlaßknoten 35 und den Ausgangsknoten 13 des ersten Inverters 12 angeschlossen sein. In ähnlicher Weise kann der zweite Schreib-Durchlaßtransistor 34 an die zweite Bitleitung 38 und den zweiten Durchlaßknoten 37 angeschlossen sein, wobei der zweite Bitleitungs-Wähltransistor 30 an den zweiten Durchlaßknoten 37 und den zweiten Ausgangsknoten 17 des zweiten Inverters 18 angeschlossen ist.
  • Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen weisen die Pull-Up-Transistoren und die Pull-Down-Transistoren in den Invertern p-Kanal- bzw. n-Kanal-Konfigurationen auf. Ein Pull-Up-Transistor könnte jedoch durch einen Widerstand ersetzt werden, wie es bei einer Zelle mit vier Transistoren und zwei Widerständen der Fall ist. Der Pull-Up-Transistor kann jedoch zusammen mit den anderen Transistoren in ein Substrat eingebaut sein, oder er könnte in einem polykristallinen Dünnfilm-Siliciummaterial (TFT) ausgebildet sein. Das Substrat könnte aus einkristallinem massivem Silicium, Silicium-auf-Isolator usw. bestehen.
  • Demgemäß ist ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine statische Direktzugriffsspeicherzelle mit niedriger Spannung und niedriger Leistungsaufnahme bereitgestellt wurde, welche die vorstehend dargelegten Vorteile auf weist. Wenngleich Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, ist zu verstehen, daß innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Wenngleich beispielsweise direkte Verbindungen zwischen Transistoren dargestellt sind, können diese Transistoren auch durch eine oder mehrere Zwischenkomponenten, wie Widerstände, Kondensatoren und/oder Induktoren gekoppelt sein, wobei sie noch eine im wesentlichen ähnliche Arbeitsfähigkeit aufweisen. Andere Beispiele sind für Fachleute leicht verständlich und können verwirklicht werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (18)

  1. Speicherzelle, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter (12, 18), die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten (13) aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten (17) aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor (24), der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und einen ersten Durchlaßknoten (35) geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor (32), der zwischen den Ausgangsknoten des Inverters und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor (26), der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und einen zweiten Durchlaßknoten (37) geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor (34), der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor (28), der zwischen den ersten Durchlaßknoten und eine erste Bitleitung (36) geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor (30), der zwischen den zweiten Durchlaßknoten und eine zweite Bitleitung (38) geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  2. Speicherzelle, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter (12, 18), die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten (13) aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten (17) aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor (24), der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und eine erste Bitleitung (36) geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor (32), der zwischen den Ausgangsknoten des Inverters und einen ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor (26), der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und eine zweite Bitleitung (38) geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor (34), der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und einen zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor (28), der zwischen die erste Bitleitung und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor (30), der zwischen die zweite Bitleitung und einen zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  3. Speicherzelle, welche aufweist: einen ersten und einen zweiten Inverter (12, 18), die über Kreuz geschaltet sind, wobei der erste Inverter einen ersten Ausgangsknoten (13) aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Ausgangsknoten (17) aufweist, einen ersten Durchlaßtransistor (24), der zwischen einen ersten Durchlaßknoten (35) und eine erste Bitleitung (36) geschaltet ist, einen ersten Schreib-Durchlaßtransistor (32), der zwischen die erste Bitleitung und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, einen zweiten Durchlaßtransistor (26), der zwischen einen zweiten Durchlaßknoten (37) und eine zweite Bitleitung (38) geschaltet ist, und einen zweiten Schreib-Durchlaßtransistor (34), der zwischen die zweite Bitleitung und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle weiter aufweist: einen ersten Bitleitungs-Wähltransistor (28), der zwischen den Ausgangsknoten des ersten Inverters und den ersten Durchlaßknoten geschaltet ist, und einen zweiten Bitleitungs-Wähltransistor (30), der zwischen den Ausgangsknoten des zweiten Inverters und den zweiten Durchlaßknoten geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Schreib-Durchlaßtransistor Nurschreib-Durchlaßtransistoren sind.
  4. Speicherzelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der erste Inverter einen ersten Pull-Up-Transistor (14) und einen ersten Pull-Down-Transistor (16) aufweist und der zweite Inverter einen zweiten Pull-Up-Transistor (20) und einen zweiten Pull-Down-Transistor (22) aufweist.
  5. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Inverter einen ersten p-Kanal-Pull-Up-Transistor (14) und einen ersten n-Kanal-Pull-Down-Transistor (16) aufweist und der zweite Inverter einen zweiten p-Kanal-Pull-Up-Transistor (20) und einen zweiten n-Kanal-Pull-Down-Transistor (22) aufweist.
  6. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Durchlaßtransistor, der erste und der zweite Bitleitungs-Wähltransistor und der erste und der zweite Nurschreib-Durchlaßtransistor N-Kanäle sind.
  7. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Nurschreib-Durchlaßtransistor und der erste Bitleitungs-Wähltransistor größere Breiten aufweisen als der erste Durchlaßtransistor und der zweite Nurschreib-Durchlaßtransistor und der zweite Bitleitungs-Wähltransistor größere Breiten als der zweite Durchlaßtransistor aufweisen.
  8. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Breite des ersten Nurschreib-Durchlaßtransistors wenigstens das 0,5Fache der Breite des ersten Durchlaßtransistors beträgt und die Breite des zweiten Nurschreib-Durchlaßtransistors wenigstens das 0,5Fache der Breite des zweiten Durchlaßtransistors beträgt.
  9. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zelle für Niederspannungs- oder Niederleistungsanwendungen mit einer Versorgungsspannung von 1,5 Volt oder weniger verwendet wird.
  10. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Durchlaßtransistor p-Kanal-Konfigurationen aufweisen.
  11. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Nurschreib-Durchlaßtransistor p-Kanal-Konfigurationen aufweisen.
  12. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Bitleitungs-Wähltransistor p-Kanal-Konfigurationen aufweisen.
  13. Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Speicherzelle eine statische Direktzugriffs-Speicherzelle ist.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Speicherzelle mit einem Aufbau nach Anspruch 1 oder 3, welches die folgenden Schritte aufweist: Anlegen eines Wortleitungssignals an die mehreren Zellen in dem Speicher zugeordneten ersten und zweiten Durchlaßtransistoren für einen Lesevorgang, Anlegen eines Bitleitungs-Wählsignals an die einer ersten der mehreren Zellen zugeordneten ersten und zweiten Bitleitungs-Wähltransistoren für den Lesevorgang, so daß die erste der mehreren Zellen aktiviert wird, ohne daß eine andere der mehreren Zellen aktiviert wird, und Nichtanlegen eines Schreib-Wortleitungssignals an die den mehreren Zellen zugeordneten ersten und zweiten Nurschreib-Durchlaßtransistoren, um den statischen Rauschabstand der ersten der mehreren Zellen für einen Lesevorgang zu vergrößern.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, welches die folgenden weiteren Schritte aufweist: Anlegen des Wortleitungssignals an die ersten und zweiten Durchlaßtransistoren für einen Schreibvorgang und Anlegen des Schreib-Wortleitungssignals an die ersten und die zweiten Nurschreib-Durchlaßtransistoren für den Schreibvorgang, wobei das Schreib-Wortleitungssignal das Betaverhältnis der ersten der mehreren Zellen verringert, um den Schreibvorgang zu verbessern.
  16. Verfahren zum Betreiben einer Speicherzelle mit einem Aufbau nach Anspruch 2, welches die folgenden Schritte aufweist: Anlegen eines Wortleitungssignals an die mehreren Zellen in dem Speicher zugeordneten ersten und zweiten Durchlaßtransistoren für einen Lesevorgang, Nichtanlegen eines Bitleitungs-Wählsignals an die einer ersten der mehreren Zellen zugeordneten ersten und zweiten Bitleitungs-Wähltransistoren für den Lesevorgang, so daß die erste der mehreren Zellen aktiviert wird, ohne daß eine andere der mehreren Zellen aktiviert wird, und Nichtanlegen eines Schreib-Wortleitungssignals an die den mehreren Zellen zugeordneten ersten und zweiten Nurschreib-Durchlaßtransistoren, um den stati schen Rauschabstand der ersten der mehreren Zellen für einen Lesevorgang zu erhöhen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, welches weiter die folgenden Schritte aufweist: Anlegen des Bitleitungs-Wählsignals an den ersten und den zweiten Bitleitungs-Wähltransistor für einen Schreibvorgang und Anlegen des Schreib-Wortleitungssignals an die ersten und die zweiten Nurschreib-Durchlaßtransistoren für den Schreibvorgang, wobei das Schreib-Wortleitungssignal das Betaverhältnis der ersten der mehreren Zellen verringert, um den Schreibvorgang zu verbessern.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, welches das Ausführen der Schritte zum Betreiben eines statischen Direktzugriffsspeichers (SRAMs) mit niedriger Leistungsaufnahme aufweist.
DE69724499T 1996-04-08 1997-04-07 Verbesserungen für oder in Bezug auf Halbleiterspeicheranordnungen Expired - Lifetime DE69724499T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1501496P 1996-04-08 1996-04-08
US15014 1996-04-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69724499D1 DE69724499D1 (de) 2003-10-09
DE69724499T2 true DE69724499T2 (de) 2004-07-22

Family

ID=21769085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69724499T Expired - Lifetime DE69724499T2 (de) 1996-04-08 1997-04-07 Verbesserungen für oder in Bezug auf Halbleiterspeicheranordnungen

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0801397B1 (de)
JP (1) JPH1027476A (de)
KR (1) KR100500072B1 (de)
DE (1) DE69724499T2 (de)
TW (1) TW442790B (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1087659C (zh) * 1997-10-05 2002-07-17 中国科学院大连化学物理研究所 己内酰胺加氢制六亚甲基亚胺催化剂及其应用
JP4895439B2 (ja) * 2001-06-28 2012-03-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スタティック型メモリ
JP2006209877A (ja) 2005-01-28 2006-08-10 Nec Electronics Corp 半導体記憶装置
JP2007172715A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置およびその制御方法
US7336533B2 (en) 2006-01-23 2008-02-26 Freescale Semiconductor, Inc. Electronic device and method for operating a memory circuit
US7675806B2 (en) 2006-05-17 2010-03-09 Freescale Semiconductor, Inc. Low voltage memory device and method thereof
US7471544B2 (en) * 2006-05-31 2008-12-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus for avoiding cell data destruction caused by SRAM cell instability
US7489540B2 (en) 2007-05-22 2009-02-10 Freescale Semiconductor, Inc. Bitcell with variable-conductance transfer gate and method thereof
JP2010277634A (ja) 2009-05-28 2010-12-09 Toshiba Corp 半導体記憶装置
GB2510828B (en) 2013-02-13 2015-06-03 Surecore Ltd Single wordline low-power SRAM cells
US9799395B2 (en) * 2015-11-30 2017-10-24 Texas Instruments Incorporated Sense amplifier in low power and high performance SRAM
CN112687308A (zh) * 2020-12-29 2021-04-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 低功耗静态随机存储器单元以及存储器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5422857A (en) * 1989-11-21 1995-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor memory unit having overlapping addresses
KR960001866B1 (ko) * 1993-05-21 1996-02-06 현대전자산업주식회사 고속 비트라인 센싱 에스램

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1027476A (ja) 1998-01-27
DE69724499D1 (de) 2003-10-09
EP0801397A3 (de) 1998-07-29
KR970071827A (ko) 1997-11-07
EP0801397B1 (de) 2003-09-03
KR100500072B1 (ko) 2005-09-12
EP0801397A2 (de) 1997-10-15
TW442790B (en) 2001-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69531092T2 (de) Einseitige Simplex-Zweitorspeicherzelle
DE4122829C2 (de) Halbleiterspeichereinrichtung
DE4128919C2 (de) Halbleiterspeichereinrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben
EP0393435B1 (de) Statische Speicherzelle
DE3942386C2 (de) Zeitgabeschaltung für einen Halbleiterspeicher
DE19983711B3 (de) Wortleitungstreiber für Halbleiterspeicher
DE19625169A1 (de) Hierarchische Wortleitungsstruktur für Halbleiterspeichervorrichtung
DE69724499T2 (de) Verbesserungen für oder in Bezug auf Halbleiterspeicheranordnungen
DE4324651C2 (de) Boosting-Schaltung und Verwendung der Boosting-Schaltung
DE2647892A1 (de) Eingabepufferschaltung
DE69909202T2 (de) Anordnung und Verfahren für statischen RAMspeicher
DE19614561A1 (de) Dynamische Halbleiterspeichervorrichtung
DE4218686A1 (de) Statischer direktzugriffsspeicher
EP0162934B1 (de) Halbleiterspeicher
DE4317382C2 (de) Halbleiterspeicher
DE3328042C2 (de)
DE3104880A1 (de) "speicher fuer wahlfreien zugriff"
DE60221230T2 (de) Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitungsschaltung und -Verfahren
DE10248065B4 (de) Inhaltsadressierbares Speicherbauelement
DE4434117C2 (de) Halbleiterschaltung
DE2724646C2 (de)
DE3430734C2 (de)
DE10335012B4 (de) Halbleiterspeicherbauelement mit mehreren Speicherfeldern und zugehöriges Datenverarbeitungsverfahren
DE4106155A1 (de) Dynamischer schreib-lesespeicher und verfahren zum betreiben eines solchen
DE3917558A1 (de) Halbleiterspeichereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition